某難處理金礦加壓氧化提金試驗研究

摘要：難處理金礦占世界金礦總資源量的三分之二左右，在可以預見的未來，金、銀等貴金屬的獲取將依賴于難處理礦石的開采及提取。隨著新質生產力概念的提出，傳統冶金行業需要開發更加高效的工藝進行生產。對某難處理金礦進行礦物性質分析，以及直接浸金試驗與加壓氧化預處理后浸金試驗。直接浸金試驗研究了磨礦細度、浸金藥劑種類、反應時間等因素的影響，在最佳試驗條件下金浸出率為48.27%;加壓氧化預處理后浸金試驗研究了加壓氧化過程中體系、溫度、酸耗及停留時間等因素的影響，得到最佳預處理條件為濃硫酸介質，添加量180 kg/t，反應溫度260℃，氧分壓0.3 MPa，總壓力5.0 MPa，釜內停留時間2.5h，礦漿濃度40%，獲得金浸出率為84.06%，為難處理金礦浸金提供了依據。

關鍵詞：難處理；金礦；加壓氧化；預處理；浸出率；新質生產力；最佳條件

中圖分類號：TF831文章編號：1001-1277（2025）01-0030-07

文獻標志碼：A doi：10.11792/hj20250106

引言

黃金作為國家戰略性資源，不僅在電子通信行業、首飾行業中起著舉足輕重的作用，更在世界各國作為特殊貨幣進行儲存。2023年，中國生產黃金519.29t，其中，國內原料黃金產量為375.16t，自2007年以來連續16年位居世界第一1。世界上的易處理金礦由于不斷開采，其金資源量正在不斷減少，難處理金礦成為主要金礦資源。難處理金礦占世界金礦總資源量的三分之二左右2，在可以預見的未來，金、銀等貴金屬的獲取將依賴于難處理礦石的開采及提取。隨著新質生產力概念的提出，黃金提煉行業要擺脫對傳統生產力的依賴，將目光投向之前無法解決的艱難課題，創新高效能地發展新質生產力，以難處理金礦作為目標進行詳細研究并開發新的工業生產工藝，從而提高難處理金礦的金回收率。

難處理金礦一般指采用直接浸出工藝難以有效提取礦物中金的金礦，即使用傳統浸出工藝浸出金時，金浸出率低于80%的金礦2，導致難以直接浸出的原因為礦石中金被毒砂或黃鐵礦包裹3、浸出過程中二次產物再次包裹金、碳質的存在及與其他難溶礦物連生6。為了更加高效提取難處理金礦中的金，提出了針對性的工藝以達到打開金包裹及降低其他雜質元素對浸金過程的負面影響，這些工藝包括焙燒、焙燒酸浸、生物氧化及加壓氧化13。對于難處理金礦，使用傳統處理方法，其金浸出率只有60%4，康健等5針對難處理金礦采用堿性加壓預氧化—氰化浸出工藝，最終獲得了64.15%的金浸出率。加壓氧化法是在有氧高溫高壓條件下，加入堿或酸分解含硫、砷的礦物，使金暴露，有利于后續浸出，從而達到提高金浸出率的目的，可分為堿性加壓氧化法和酸性加壓氧化法。相比其他預處理方法，加壓氧化法具有反應速度快、對空氣無污染、硫砷等有害元素脫除率高等顯著優點72。黃金的提取是從自然界獲取高價值金屬最直接的手段之一，在中國已經有數千年的歷史。隨著時代的發展，在黃金提取領域引入新質生產力的概念可以通過科技創新、信息化和智能化手段，提升黃金提取的效率和質量。近年來，隨著易浸金礦資源的枯竭，對難處理金礦的研究也在不斷發展，但面臨著浸出率低及環境污染嚴重等問題，新質生產力通過對傳統生產力的突破，結合科技創新，可以提高生產效率并實現綠色冶金。在黃金提取領域還需對新科技創新進行系統性研究。

通過對國內某難處理金礦性質的研究，認為其金浸出率較低的原因是礦石中存在嚴重的礦物包裹和雜質礦物連生，本文通過加壓氧化預處理有效解決了礦物包裹問題，大幅提高了金回收率。

1試驗原料

試驗原料來自中國西部地區的某難處理金礦，對礦石進行化學成分分析，結果見表1。

由表1可知：礦石中金品位為2.49g/t，銀品位為2.54g/t。礦石中硫品位為4.06%，砷品位為0.1%，鐵品位為3.7%，這3種元素可能形成毒砂或者黃鐵礦，這2種礦物會嚴重阻礙氰化浸出過程。礦石中硅品位高達48.73%，被大量SiO?包裹的金元素難以參與到氰化浸出過程中。

為了分析礦石的礦物組成及金的分布狀態，利用X射線衍射儀（XRD）及掃描電鏡（SEM）對礦物進行分析，XRD分析結果見圖1，掃描電鏡鏡下圖片見圖2，能譜圖見圖3，能譜元素面分布見圖4，能譜分析結果見表2。

由圖1可知：礦石中主要礦物為SiO?，伴生少量的Al?（OH）??（CO?）?H?O（水碳鋁石）、FeS及FeAsS。其中，FeS及FeAsS的峰值較小，表明FeS及FeAsS含量較低。由圖2～4、表2可知：經過破碎的礦石結構光滑，主要組成元素為Si、0，夾雜少量S、Al及Fe，與XRD分析結果一致。礦石中存在大量SiO?相，FeS賦存在SiO?基底中或者單獨存在，鋁氧化物單獨存在于礦石中。

金物相分析結果見表3。由表3可知：礦石中大部分金存在于單體金+連生金中，鐵等氧化物和硫化物包裹金占比為24.10%。

2直接浸金試驗研究

2.1試驗方法

將破碎、磨礦后的原礦制成礦漿，加入石灰乳液調節其pH至適當水平，混合浸金藥劑。控制反應時間，完成浸金過程后，進行固液分離，對殘渣進行洗滌、烘干、稱量，并分析其中的金含量，計算金浸出率。

2.2結果與討論

2.2.1磨礦細度對金浸出率的影響

試驗條件：磨礦細度-0.038 mm占比分別為44.29%、51.31%、69.19%、76.08%和90.00%，液固比3：2，pH值11.5，浸金藥劑A，藥劑用量6kg/t，反應時間48 h。磨礦細度試驗結果見表4。

由表4可知：隨著磨礦細度逐漸提高，金浸出率緩慢上升并趨于穩定。這主要是因為磨礦細度的增加釋放了原本被礦物包裹的金，使金更好地與浸金劑發生反應，從而促進了金的浸出過程。在磨礦細度-0.038 mm占比76.08%時，金浸出率達到最高值，為48.27%。因此，確定磨礦細度為-0.038 mm占比76.08%。

2.2.2浸金藥劑種類對金浸出率的影響

試驗條件：磨礦細度-0.038 mm占比7 6.0 8%，液固比3：2，pH值11.5，浸金藥劑分別為A、B、C、D，藥劑用量6 kg/t，反應時間48 h。浸金藥劑種類試驗結果見表5。

由表5可知：金浸出率受浸金藥劑種類變化影響較小，均維持在48%左右，后續試驗繼續使用A浸金藥劑。

2.2.3反應時間對金浸出率的影響

試驗條件：磨礦細度-0.038 mm占比76.08%，液固比3：2，pH值11.5，浸金藥劑A，藥劑用量6 kg/t，反應時間24 h、48 h、72 h。反應時間試驗結果見表6。

由表6可知：金浸出率受反應時間的影響較大，隨著反應時間增加，金浸出率隨之上升；當反應時間為48 h時，金浸出率達到48.27%;當反應時間為72 h時，金浸出率僅比反應時間48 h時提高了0.19百分點。因此，確定最佳反應時間為48 h。

2.2.4物相分析

對最佳試驗條件下的浸出渣進行物相分析，并與原礦浸出渣物相進行對比，結果見表7。

由表7可知：直接浸金過程中包裹金很難被浸出，主要是單體金和連生金被浸出，占總浸出金的72%。造成金浸出率偏低的原因：一方面，仍有大量的單體金和連生金未被浸出，可能是由于這部分金雖然沒有形成物相包裹，但金以次顯微形式存在，粒度極細，形成了物理包裹；另一方面，存在大量被其他物相包裹的金。增加磨礦細度或延長反應時間，均不足以形成有效的浸金行為，導致金浸出率不高。

3加壓氧化試驗研究

采用直接浸金工藝無法獲得理想的金浸出率。礦石中存在的硫化物及鐵等氧化物包裹的金無法有效參與到浸金過程中，而占比較大的單體金+連生金在直接浸出過程中也無法大量參與到浸金過程中。為了更高效地提取礦石中的金，采取加壓氧化工藝對礦石進行預處理后浸金。

3.1試驗方法

將破碎、磨礦后礦石同介質和水混合后制成礦漿，將礦漿置于加壓釜中，往加壓釜中通入一定量的氧氣進行加壓氧化預處理，對預處理后的礦漿進行固液分離，加壓氧化渣進一步磨礦，將磨礦后的加壓氧化渣同一定量水制成礦漿后，加入石灰乳液調節其pH至適當水平，混合浸金藥劑。控制反應時間，完成浸金過程后，進行固液分離，對殘渣進行洗滌、烘干、稱量，并分析其中的金含量，計算金浸出率。

3.2結果與討論

3.2.1加壓氧化不同（酸堿度）體系對金浸出率的影響

試驗條件：介質（濃硫酸、氫氧化鈉、濃硫酸+濃硝酸）添加量160 kg/t，設定溫度220℃，氧分壓0.3 MPa，總壓力2.6 MPa，釜內停留時間2h，礦漿濃度40%。在加壓氧化后，將加壓氧化渣干燥后置于振磨機中振磨10 min，獲得磨礦細度-0.038 mm占比90%的樣品。浸金試驗條件：浸金藥劑A，調漿pH值11.5，浸出藥劑用量6 kg/t，液固比3：2，浸金時間48 h。加壓氧化不同（酸堿度）體系試驗結果見表8。

由表8可知：在不同體系下，加壓氧化后金浸出率不同。在濃硫酸體系下，金浸出率為73.46%;在氫氧化鈉體系下，金浸出率為65.72%;在濃硫酸+濃硝酸體系下，金浸出率為70.21%。根據試驗結果，加壓氧化在濃硫酸體系下可以獲得較好的金浸出率。

3.2.2加壓氧化溫度對金浸出率的影響

試驗條件：在濃硫酸體系下，加壓氧化溫度為180℃、200℃、220℃、240℃、260℃，其余試驗條件與3.2.1相同。加壓氧化溫度試驗結果見表9。

由表9可知：隨著加壓氧化溫度升高，金浸出率不斷升高，在260℃時達到最大值，為80.98%。在本試驗變量設置范圍內未出現極點，但由于試驗所使用設備最大加壓氧化溫度為260℃，因此，在后續加壓氧化試驗中加壓氧化溫度為260℃。

3.2.3加壓氧化酸耗對金浸出率的影響

試驗條件：在濃硫酸體系下，加壓氧化溫度為260℃，總壓力為5.0 MPa，濃硫酸添加量為120 kg/t、140 kg/t、160 kg/t、180 kg/t及200 kg/t，其余試驗條件與3.2.1相同。加壓氧化酸耗試驗結果見表10。

由表10可知：隨著加壓氧化過程中酸耗的增加，金浸出率不斷增加，直至酸耗為180 kg/t時，金浸出率達到83.62%;隨著酸耗的進一步增加，金浸出率略下降。因此，濃硫酸添加量確定為180 kg/t。

3.2.4加壓氧化停留時間對金浸出率的影響

試驗條件：在濃硫酸體系下，加壓氧化溫度為260℃，總壓力為5.0 MPa，濃硫酸添加量為180 kg/t，加壓氧化停留時間為1，1.5，2，2.5和3h，其余試驗條件與3.2.1相同。加壓氧化停留時間試驗結果見表11。

由表11可知：隨加壓氧化停留時間增加，金浸出率先升高后降低，當加壓氧化停留時間為2.5 h時，金浸出率達到最大值，為84.06%。因此，加壓氧化停留時間確定為2.5h。

3.2.5加壓氧化過程中礦相及微觀形態的轉變

對加壓氧化試驗中金浸出率較高的試驗樣品進行了XRD、SEM及物相分析，討論經過加壓氧化后金浸出率提高的原因。加壓氧化渣XRD分析結果見圖5，掃描電鏡鏡下圖片見圖6，能譜圖見圖7，能譜元素面分布見圖8，能譜分析結果見表12。

由圖5可知：礦石中的FeS和FeAsS經過加壓氧化之后，生成極少量的Fe?（SO?）?，礦石中鋁在硫酸環境下生成了Al?（SO?）?。加壓氧化渣中的主體礦物依然是SiO?。原礦中的FeS和FeAsS在反應釜中生成Fe?（SO?）?，從而釋放出原本被包裹的金。由圖6～8和表12可知：經過加壓氧化后的礦石，其表面被破壞程度更加劇烈，礦物顆粒更加細小，更有利于后續浸金的進行；經過加壓氧化處理礦石的主要成分仍然是硅的氧化物，含有極少量Al和Fe的硫酸鹽，這表現在XRD上是Fe?（SO?）?及Al?（SO?）3峰的出現，但峰的高度很低；加壓氧化礦渣中的Fe元素被大量反應，在礦石中只以少量Fe的硫酸鹽形式存在，這與XRD分析結果一致。

在最佳條件下進行試驗后，將浸出渣進行金物相分析，結果見表1 3。

由表13可知：利用加壓氧化預處理之后的礦石進行浸金，原本直接浸金無法有效參與反應的硫化物包裹金、鐵等氧化物包裹金，以及大量單體金+連生金都有效參與了浸金反應，使得礦石中金得以高效提取。

4結論

1）由于金與含硅物相（SiO?）、含硫和鐵物相（FeS、FeSAs）嵌布存在，這些物相對金形成包裹。

2）難處理金礦采用加壓氧化預處理工藝后，金礦的物相及微觀形態發生了改變，更加有利于金的浸出。

3）直接浸金的最佳反應條件為：磨礦細度-0.038 mm占比76.08%，液固比3：2，pH值11.5，浸金藥劑A，藥劑用量6 kg/t，反應時間48 h。金浸出率較低，為48.27%。物相包裹、物理包裹嚴重影響了浸金效果。

4）加壓氧化預處理的最佳反應條件為：在濃硫酸體系進行加壓氧化，加壓氧化溫度為260℃，總壓力為5.0 MPa，濃硫酸添加量為180 kg/t，停留時間為2.5h，對預處理后的礦石進行浸金，金浸出率得到大幅度提高，為84.06%，為后續工業設計提供了依據。

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Experimental research on gold extraction from a refractorygold ore using pressurized oxidation

Ma Hui1，Yi Shanting2，Yuan Chaoxin'，Guo Chihao1，Liang Dongdong3，Cao Jiaxu1，Li Tuofu'

（1.BGRIMM Technology Group;2.Shandong Jinchuang Gold and Silver Smelting Co.，Ld.;3.China Nonferrous Meatal Industry's Foreign Engineering and Construction Co.，Ltd.）

Abstract：Refractory gold ores account for approximately two-thirds of the world's total gold resources.In the foreseeable future，the acquisition of precious metals such as gold and silver willrely on the mining and extraction of these refractory ores.With the introduction of the concept of new quality productive forces，the traditional metallurgy industry must develop more efficient processes for production.Mineral property analysis，direct gold leaching experiments，and gold leaching tests after pressurized oxidation pretreatment were caried out on a refractory gold ore.The direct leaching experiment studied the influence of grinding fineness，leaching reagent type，and reaction time.Under the optimal experimental conditions，the gold extraction rate was 48.27%.The pressurized oxidation pretreatment leaching test investigated the influence of factors such as systems，temperatures，acid consumption，and retention time during the pressurized oxidation process.The optimal pretreatment conditions were found to be a concentrated sulfuric acid medium with an addition of 180 kg/t，reaction temperature of 260℃，oxygen partial pressure of 0.3 MPa，total pressure of 5.0 MPa，retention time of 2.5 h，and slurry concentration of 40%，which resulted in the gold extraction rate of 84.06%.This provides a basis for gold leaching from refractory ores.

Keywords：refractory;gold ore;pressurized oxidation;pretreatment;leaching rate;new quality productive forces;optimal conditions